直升機(jī)旋翼共錐度測(cè)量方法研究.pdf

1、直升機(jī)旋翼共錐度是考核旋翼特性的一個(gè)主要指標(biāo)，它直接關(guān)系到直升機(jī)的安全和其他各項(xiàng)重要性能的優(yōu)劣，是直升機(jī)生產(chǎn)、使用、維護(hù)中的重要檢查項(xiàng)目。為了提高旋翼共錐度測(cè)量的精度，滿足不同測(cè)量目的的需要，有必要對(duì)旋翼共錐度的測(cè)量方法進(jìn)行研究。早期受到測(cè)試技術(shù)發(fā)展的水平的限制，沒(méi)有合適的設(shè)備滿足上述的測(cè)量，即使能夠測(cè)量，測(cè)量系統(tǒng)的低精度也使測(cè)量工作失去意義。
　　 本文以直升機(jī)旋翼為研究對(duì)象，開展了基于激光技術(shù)的旋翼共錐度測(cè)量系統(tǒng)、基于單目視

2、覺(jué)技術(shù)的旋翼共錐度測(cè)量系統(tǒng)、基于全景視覺(jué)技術(shù)的旋翼共錐度系統(tǒng)、Zernike圖像矩亞像素邊緣檢測(cè)算子等關(guān)鍵技術(shù)的研究，主要的研究?jī)?nèi)容有：
　　 1.分析了基于激光技術(shù)的旋翼共錐度測(cè)量原理，將不同錐度的旋翼恒速穿越激光構(gòu)成的直角三角形時(shí)所用的時(shí)間值作為已知條件解算旋翼的高度差，提出了一種新型光路結(jié)構(gòu)，將單束激光通過(guò)2個(gè)分光鏡、1個(gè)反光鏡一次性獲得由三束共面激光構(gòu)成的直角三角形，研究了底層前端并行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與頂層數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

3、方法。從不確定性角度對(duì)激光測(cè)量方案中的線速度不確定性、激光束不共面導(dǎo)致的時(shí)間差不確定性進(jìn)行了相關(guān)研究。
　　 2.研究了基于單目視覺(jué)技術(shù)的旋翼共錐度測(cè)量原理，詳細(xì)分析了基準(zhǔn)旋翼與被測(cè)旋翼錐度差值、旋翼結(jié)構(gòu)中心與成像系統(tǒng)中心空間偏移距離及鏡頭焦距等關(guān)鍵參數(shù)與感光器件成像距離的關(guān)系。提出了一種標(biāo)定成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)空間位置、方位的方案，從不確定性角度對(duì)單目測(cè)量方案中的像元標(biāo)定誤差不確定性進(jìn)行了詳細(xì)分析。設(shè)計(jì)圖像處理軟件提取不同旋翼在成像系

4、統(tǒng)中的像素值并將其轉(zhuǎn)換為空間相應(yīng)的物理高度差值。最后開展了基于單目視覺(jué)進(jìn)行旋翼共錐度測(cè)量的試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)，得到了系統(tǒng)的相對(duì)誤差。
　　 3.對(duì)基于全景視覺(jué)技術(shù)的旋翼共錐度測(cè)量原理進(jìn)行了分析，以此為基礎(chǔ)建立了旋翼錐度差與感光器件成像距離差的數(shù)學(xué)模型，對(duì)全景視覺(jué)系統(tǒng)參數(shù)對(duì)物體空間測(cè)量分辨率影響的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了仿真分析。對(duì)比基于任意圖像和基于條紋坐標(biāo)紙的兩種全景系統(tǒng)標(biāo)定方法，對(duì)基于條紋坐標(biāo)紙標(biāo)定方法的不確定度進(jìn)行了研究。最后開展了

5、基于全景視覺(jué)進(jìn)行旋翼共錐度測(cè)量的試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)，得到了系統(tǒng)的相對(duì)誤差，上述工作為未來(lái)的工程實(shí)際提供了理論依據(jù)。
　　 4.通過(guò)對(duì)Zernike矩算子的亞像素邊緣檢測(cè)原理及計(jì)算方法的探討，計(jì)算了0到12階的Zernike矩徑向多項(xiàng)式值，以此為基礎(chǔ)推導(dǎo)了4階Zernike矩9×9模板系數(shù)，從Zernike矩定義出發(fā)，提出了一種基于4階Zernike矩方向角的邊緣檢測(cè)判據(jù)。通過(guò)試驗(yàn)和仿真來(lái)考察比較了模板階次、距離模型、階躍模型、方

6、向角模型幾種Zernike圖像矩判別法對(duì)圖像的檢測(cè)能力并驗(yàn)證其精度。
　　 5.通過(guò)與常用的幾種像素級(jí)邊緣檢測(cè)算子對(duì)旋翼圖片的邊緣定位效果來(lái)考察Zernike矩邊緣檢測(cè)算子的實(shí)際應(yīng)用能力。在單目測(cè)量方案中，Zernike算子的邊緣檢測(cè)判據(jù)采用基于4階方向角的檢測(cè)方法。在全景測(cè)量方案中，綜合單目及全景的檢測(cè)結(jié)果，使用Zernike矩邊緣檢測(cè)算子對(duì)全景圖像中的圓心坐標(biāo)點(diǎn)及兩片旋翼的亞像素坐標(biāo)值進(jìn)行了相應(yīng)計(jì)算，通過(guò)試驗(yàn)和仿真驗(yàn)證Zer